에어로 스파이크 엔진은 오랜 역사를 가진 컨셉입니다. 과거에 NASA는이 개념을 지상에서 광범위하게 테스트하여 우주 왕복선과 차세대 벤처 스타 프로그램 (SSTO (Single-Stage-To-Orbit) 차량)에 통합하고자했습니다. 그러나 예산 제약으로 인해 우주 왕복선에는 종 모양의 노즐이 대신 장착되었으며 Venture Star는 결코 빛을 보지 못했습니다.
그러나 뉴 멕시코에 본사를 둔 항공 우주 회사 인 ARCA 덕분에 항공 우주 엔진은 새로운 생명을 얻게되었습니다. 올 8 월에는 Demonstrator 3 로켓을 사용하여 에어로 스피크 엔진의 시험 비행을 수행 할 예정이며, 이는 엔진의 첫 우주 비행을 구성합니다. 모든 것이 잘 진행되면 SSTO (Single-Stage-to-Orbit) 로켓을 만드는 데 큰 도움이 될 것입니다.
에어로 스파이크 엔진이 매력적인 이유는 다양한 고도에서 효율적인 추력을 제공하고 현재 엔진보다 연료 효율이 높다는 사실입니다. 기존의 종 모양 노즐에서는 신뢰할 수있는 추력이 해수면에서만 발생하는 경향이 있습니다. 그 외에도, 가스는 노즐에 포함되어 있기 때문에 엔진은 대기압 감소를 이용할 수 없습니다.
반면에, 에어로 스피크 엔진의 배기 가스는 해수면에서 우주까지 확장 될 수있어 모든 비행 레벨에서 연료 효율과 고도의 특정 임펄스 (Isp)를 보장합니다. ARCA와 NASA는 이미 엔진에 대한 접지 및 진공 테스트를 예약했습니다. 그러나 그 동안 비행 중에 어떻게 수행되는지에 대한 데이터를 수집하려고합니다. 이곳에서 Demonstrator 3 테스트가 시작됩니다.
엔진의 효율성을 테스트 할뿐만 아니라 에어로 스파이크의 초저온 연료 저장 기술도 테스트합니다. 기본적으로 엔진은 스러스트를 생성하기 위해 250 ° C의 온도에서 70 % 농도의 과산화수소에 의존합니다. 이것의 부산물은 산소와 물이며, 이는 에어로 스파이크를 현재까지 가장 환경 친화적 인 로켓 개념으로 만듭니다. ARCA의 CEO 인 Dumitru Popescu는 최근 성명에서 다음과 같이 말했습니다.
"에어 스파이크 기술과 함께 반응 실에 3500 ° C 대신 250 ° C 만 사용하고 250 ° C에 불과한 슈퍼 콜드 엔진을 사용하여 Demonstrator 3 로켓을 우주로 보내면 에어로 스파이크의 놀라운 잠재력을 보여줄 것입니다."
궁극적으로, 여기서 목표는 SSTO 로켓이 실현 가능하며 ARCA가 Haas 2CA 개념으로 탐색하고 있음을 보여주는 것입니다. 오스트리아-로마 니아의 로켓 개척자 인 콘래드 하스 (Conrad Haas)를 기리기 위해 지명 된 Haas 로켓 제품군의 최신 제품인이 발사체는 연료로 과산화수소와 등유를 사용하며 해발 22,900 kg (50,500 lbs)의 추력을 발생시킬 수 있으며 약 33,565 진공 상태에서 kg (74,000 lbs).
다단계 로켓에 비해 SSTO는 궤도에 작은 탑재량을 발사 할 때 비용이 저렴하고 유연성이 뛰어납니다. Space Works와 Eurostat의 추정에 따르면이 소규모 위성 시장은 향후 10 년 동안 53 억 달러가 증가 할 것입니다. 따라서 경쟁력있는 출시 속도와 유연성을 제공 할 수있는 항공 우주 회사는 이러한 성장을 활용할 수 있습니다.
이 회사는 2017 년 3 월 뉴 멕시코 라스 크루 시스의 본사에서 Haas 2CA를 공개했습니다. ARCA는 2018 년 버지니아에있는 NASA의 Wallops Flight Facility에서 Haas 2CA의 첫 번째 테스트를 시작하려고합니다. 그러나 이런 일이 발생하기 전에 회사는 에어로 스피크 엔진이 예상 한대로 작동하는지 확인해야합니다. Popescu가 설명했듯이 :
“Haas 2CA Single Stage to Orbit는 새로운 우주 차량의 시작일 뿐이며,보다 저렴한 비용으로 혁신을 실현했습니다. 우리는 업계에서 가장 많이 제기되는 질문 중 하나에 대답 할 것입니다. 에어로 스파이크는 고도 변화에 의해 생성 된 압력 보상을 비행 중에 제공하고 연료를 절약하여 예상 성능을 제공 할 수 있습니까? 우리는 NASA가 중단 한 곳을 찾아이 기술이 실제로 우주 비행을위한 길임을 증명하고 싶습니다.”
뉴 멕시코 사막의 Spaceport America에서 실시 될 시험 비행은 데모 보드 3을 최대 100km까지 비행 할 수있는 지하 궤도 비행으로 구성됩니다. 이 비행이 달성되면 ARCA는 엔진 기술이 비행 자격을 갖추고 있으며 SSTO 로켓이 실현 가능하며 에어로 스파이크 기술과 쌍을 이루는 초저온 엔진이 환경 친화적 인 궤도 궤도를 허용한다는 것을 보여줄 것입니다.
이 시험은 또한 우주 항공의 접근성을 높이고 개별 발사와 관련된 비용을 낮추려는 욕구에 기반한 상업용 항공 우주 산업의 이정표가 될 것입니다. Popescu가 분명히 말했듯이,이를 수행하는 가장 좋은 방법은 기존 개념을 개선하는 것이 아니라 최첨단 기술과 오랜 테스트를 거친 기술을 활용하여 새로운 개념을 만드는 것입니다.
“복합 재료 연료 탱크 및 고밀도 연료와 결합 된 에어로 스파이크 엔진이 궤도 및 준 궤도 발사 비용을 상당히 낮출 것이라고 확신한다”고 그는 말했다. “우리는 우주 비행 비용 절감에 대한 해답은 혁신이며 오래된 기술을 조금 더 효율적으로 만들려고하지는 않는다고 생각합니다. 이로 인해 공간 출시가 크게 감소하지는 않지만 단지 약간의 개선이있을 것입니다. 이러한 철학을 염두에두고 2019 년까지 회사의 등록 가치를 현재 2 천만 달러에서 2 억 달러 이상으로 높일 것으로 기대합니다.”
SSTO의 개발은 상업용 항공 우주 산업이 우주 탐사를보다 경제적으로 만드는 한 가지 방법 일뿐입니다. 다른 예로는 SpaceX의 재사용 가능한 로켓 개발 및 Rocketlab의 경량 재료를 사용하여 2 단계 일회용 로켓을 생성하는 것이 있습니다.
이러한 조치는 LEO (Low-Earth Orbit)의 상용화를 가능하게 할뿐만 아니라 이전에는 불가능했던 우주 기반 태양 광 발전 및 우주 서식지와 같은 가능성을 열어줍니다!
이 테스트와 다가오는 다른 테스트에 대해 계속 지켜봐 주시기 바랍니다. ARCA가 제공하는 ARCA가 다가오는 에어로 스파이크 시험 비행을 준비하는 방법에 대한이 비디오를 확인하십시오.
